水溶性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4核壳纳米颗粒的增强量子剪裁荧光

采用共沉淀法分别合成油性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)和β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒,通过盐酸酸洗改性处理获得水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)和β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米核壳结构。表征了油性/水性纳米颗粒的形貌和量子剪裁近红外荧光发射性能。结果表明:制备的油性/水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)纳米颗粒呈球状,油性/水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒呈棒状;但水性纳米颗粒的尺寸均小于油性的;水性纳米颗粒在水溶液中具有良好的分散性。水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4纳米颗粒溶液相比于相同溶液浓度和稀土掺杂浓度的油性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)@β-NaYF_4和水性β-NaYF_4:Tb~(3+),Yb~(3+)纳米颗粒溶液,其量子剪裁荧光分别增强了1.6倍和3.4倍。这是由于β-NaYF_4隔离层的存在,改性既去除了油酸,又不会在发光中心附近产生缺陷,从而得到了较强的量子剪裁荧光。     

Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B研究

罗丹明B是一种具有致癌、致突变等作用的难降解的工业污染物,如何高效地降解罗丹明B具有很重要的现实意义。本研究通过模板法和高温法配合制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光催化降解罗丹明B。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其对罗丹明B的降解效率较g-C_3N_4提高3.8倍,经过60min反应,98.3%罗丹明B被降解,说明Fe~(3+)/g-C_3N_4能有效地光催化降解罗丹明B,具有潜在的应用前景。     

Fe~(3+)/g-C_3N_4光催化水制氢研究

g-C_3N_4是较为理想的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合严重、光催化效率低下等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化和能源领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。通过高温法将混有Fe~(3+)的g-C_3N_4再次热处理制备Fe~(3+)/g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等对其进行了表征,并以Fe~(3+)/g-C_3N_4为催化剂光解水制氢。结果发现,该法成功制取了Fe~(3+)/g-C_3N_4,其产氢效率较g-C_3N_4提高2倍,达到158.1μmol/(g·h),说明Fe~(3+)掺杂g-C_3N_4能有效地提高氮化碳光催化制氢能力,具有潜在的应用价值。     

g-C_3N_4/BiFeO_3复合可见光催化剂的制备及其光催化性能

采用微波溶剂热法和简单的固相热分解反应成功制备了g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3复合可见光催化剂,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对所制备的催化剂进行了表征。结果显示,复合可见光催化剂保持BiFeO_3的钙钛矿结构,g-C_3N_4/BiFeO_3只是复合在BiFeO_3的表面,没有改变BiFeO_3的晶体结构;UV-Vis DRS测试显示,g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3的吸收带边发生了红移,可见光吸收能力得到提升。g-C_3N_4/BiFeO_3和BiFeO_3形成的异质结结构,很好地抑制了光生电子-空穴对的复合率;以罗丹明B为目标降解物,研究了催化剂的可见光催化性能。结果表明,g-C_3N_4/BiFeO_3和BiFeO_3的复合可以显著地提高催化剂的可见光催化活性;在g-C_3N_4/BiFeO_3的掺入量为15%时,g-C_3N_4/BiFeO_3/BiFeO_3对罗丹明B的可见光催化降解率可以达到93.62%。     

超声调控Ag/g-C_3N_4复合材料及光催化性能研究

通过固相加热制备g-C_3N_4,超声调控获得片层状g-C_3N_4,光照Ag NO3与g-C_3N_4成功制备了Ag/gC_3N_4复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)分析产物的物相和形貌,采用紫外-可见吸收光谱表征样品的光学性能。以罗丹明B为模拟污染物,评价超声样品Ag/g-C_3N_4的可见光(λ≥420nm)催化性能。实验结果表明,与纯g-C_3N_4相比,超声的Ag/g-C_3N_4复合光催化材料在可见光下降解罗丹明B的光催化活性最好。分析表明Ag与g-C_3N_4的协同作用抑制光生电子-空穴的复合是可见光催化活性增强的主要原因。     

窄带隙半导体耦合Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂制备及光催化性能

利用原位生成法,制备了Bi_2S_3含量可调的Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料。通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、光致发光光谱(PL)、时间分辨荧光衰减光谱等手段对制备的光催化剂物相、形貌、结构和性能进行表征分析。可见光照射下,以罗丹明B(Rh B)为降解模型评价Bi_2S_3/g-C_3N_4复合材料的催化性能。结果表明:Bi_2S_3沉积在g-C_3N_4表面,显著增强g-C_3N_4的可见光催化性能,并随着Bi_2S_3含量不同,复合光催化剂Bi_2S_3/g-C_3N_4的催化性能发生变化,其中Bi_2S_3质量分数为5%时表现出最佳的可见光催化活性。利用捕获剂、NBT转化确定h+是主要的活性物种,O_2~-·是次要活性物种。对Bi_2S_3/g-C_3N_4光催化活性增强机理进行研究,Bi_2S_3的加入显著增强g-C_3N_4对可见光的吸收,并与g-C_3N_4之间形成异质结,促进光生电子空穴的有效分离,延长载流子寿命,显著增强g-C_3N_4光催化性能。     

溶剂热法制备NaBiF_4:Yb~(3+)/Er~(3+)及掺杂Rb~+离子增强其上转换荧光

采用溶剂热法合成了Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)上转换发光纳米材料,讨论了在溶剂热阶段反应温度、反应时间对Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)物相组成、形貌及发光性能的影响。结果表明:在反应阶段,适当增加反应温度、延长反应时间,可以增强Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)的结晶度,进而提高上转换发光效率,但溶剂热阶段反应温度高于220℃时,容易生成金属铋。此外,通过Rb~+离子掺杂可进一步增强Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)的上转换发光强度。Rb~+掺杂量为5%(摩尔分数)时,绿光和红光分别增加至原来的1.73和1.5倍。最后基于荧光强度比(I_(FIR))技术,研究了样品在300～500 K温度范围的I_(FIR)变化曲线,结果表明:Na Bi F_4:Yb~(3+)/Er~(3+)样品在温度传感领域有潜在应用价值。     

P掺杂氮化碳催化剂可见光降解亚甲基蓝废水

以磷酸氢二铵和三聚氰胺为原料,采用焙烧法合成P/g-C_3N_4复合光催化剂。使用红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对催化剂的结构和光学特性进行表征。结果表明:合成的P/g-C_3N_4复合光催化剂具有类石墨相结构,对可见光的吸收比纯g-C_3N_4有所增加,其荧光发射强度有所降低。可见光照射下降解亚甲基蓝废水结果显示:照射180 min、7 wt%P/g-C_3N_4光催化剂对亚甲基蓝的降解率为15.3%,其反应速率常数为纯g-C_3N_4的1.7倍。P/g-C_3N_4复合光催化剂具有比纯g-C_3N_4更好的可见光催化降解性能。     

g-C_3N_4基复合纳米材料光催化性能研究进展

g-C_3N_4可见光利用率高,具有非常好的光催化性能,是一种新型的无金属半导体光催化材料,然而电导率低,易团聚,光生载流子容易复合限制了其在实际生产中的应用。为进一步提高g-C_3N_4基复合材料的光催化性能,研究者做了大量修饰工作,并取得显著成果。本文主要从半导体材料耦合(细分为原子层沉积法和三元纳米材料复合)、贵金属修饰和量子点敏化三个方面概括了近年来对g-C_3N_4的修饰改性工作,探究了g-C_3N_4基复合材料在光催化降解有机污染物、光解水制氢、催化"记忆"效应和降解重金属等不同领域方面取得的成效。指出g-C_3N_4基复合材料发展面临的问题,最后对g-C_3N_4基复合材料未来的发展提出了展望。     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。     

Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4光催化降解甲基橙研究

g-C_3N_4是很有前景的非金属光催化剂之一,但其存在光生电子-空穴复合较严重、光催化效率较低等缺点,严重影响了g-C_3N_4在光催化领域内的应用,对其改性,提高光催化效率,就变得尤为迫切。利用微波合成法将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中制备Cu~(2+)/g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱、比表面吸附等对其进行了表征,并选用偶氮染料甲基橙为目标污染物来衡量Cu~(2+)/g-C_3N_4降解有机污染物的能力。结果发现,微波合成法成功将Cu~(2+)掺杂于g-C_3N_4中,用Cu~(2+)/g-C_3N_4做光催化剂经过6h反应后,对MO降解率提高14%,达到86%,说明Cu~(2+)掺杂g-C_3N_4确实能提高氮化碳降解有机污染物的能力,具有潜在的应用价值。     

溶胶-凝胶法及焙烧处理制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料的可见光催化活性分析

利用溶胶凝胶法和焙烧处理的方式配置类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),使其和TiO_2复合得出gC_3N_4/TiO_2复合光催化材料。对配置的符合光催化剂实现测试,将亚甲基蓝MB作为模拟污染物,分析gC_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表示,g-C_3N_4/TiO_2吸收波长朝着可见光区域移动。在g-C_3N_4和TiO_2复合质量比为4∶1的时候,得到的g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂具有良好的催化活性,对于MB可见光催化活性为g-C_3N_4的2.74倍。     

YVO4:Er3+/Yb3+纳米纤维的静电纺丝制备及表征

实验采用静电纺丝技术和高温煅烧法结合制备YVO_4∶Er~(3+)/Yb~(3+)纳米纤维,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对其物相结构、尺寸与形貌进行了基本的表征。并系统地研究了YVO_4∶Er~(3+)/Yb~(3+)纳米纤维的上转换发光性能。结果表明,YVO_4∶Er~(3+)/Yb~(3+)纳米纤维的红色发射与绿色发射,均随激光工作电流强度的增大而增大,都随着温度的升高呈现单调下降趋势。     

g-C3N4/CQDs光催化材料的制备及性能

采用高温热解法制备了石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与碳量子点(CQDs)进行水热复合,得到g-C_3N_4/CQDs复合光催化剂。采用SEM、TEM、FTIR、XRD、UV-Vis/DRS、XPS、N2吸附-脱附等温线手段对制备的复合光催化剂进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/CQDs的可见光催化活性及稳定性。结果表明:与g-C_3N_4相比,g-C_3N_4/CQDs对可见光吸收强度增加,同时其吸收波长向可见光区发生红移;当CQDs含量为1.5%(以g-C_3N_4质量为基准)时,所得g-C_3N_4/CQDs光催化材料的催化活性最佳,其对Rh B的光催化降解率是54.5%,是g-C_3N_4光催化降解率的1.38倍,化学反应动力学拟合相关系数R2=0.9982。且g-C_3N_4/CQDs循环使用3次后,其催化降解率仍保持在50%以上。光催化机理研究表明,空穴(h+)、超氧阴离子自由基(·O2–)、过氧化氢分子(H2O2)和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种,四者氧化作用大小依次为:h+·O2– H2O2·OH。     

g-C_3N_4基光催化剂改性的研究进展

针对石墨相氮化碳(g-C_3N_4)比表面积小、光生载流子复合过快和可见光利用效率低等缺点,系统阐述了g-C_3N_4的改性和优化方法,包括设计g-C_3N_4零维、一维、二维结构,金属掺杂、非金属掺杂,目的是增大比表面积、加快光生电子-空穴对的分离、拓宽对可见光的响应范围;同时讨论了相应的改性方法对光催化性能的影响,从而达到增强光催化性能的目的;最后总结了g-C_3N_4材料目前存在的问题,并对今后的研究重点和方向提出了展望。     

g-C_3N_4复合光催化剂

聚合物类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的独特结构赋予其优良的光催化性能,成为当今研究的热点。g-C_3N_4制备方法简单,原料便宜易得,可作为廉价、稳定、不含金属的可见光光催化剂被广泛应用于催化污染物分解、水解制氢制氧,有机合成及氧气还原。实际应用中,g-C_3N_4光生电荷难分离,科研工作者开发了多种改进方法。本文针对提高g-C_3N_4光催化活性,综述了国内外关于与Ti O2复合改性、与共轭结构石墨烯材料复合改性及等离子共振催化剂复合改性方面的重要研究进展。     

SrTiO_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物的可见光催化性能

将SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O混合煅烧制备了SrTi O_3/g-C_3N_4/Bi_2O_3复合物。对其结构形貌进行了表征,研究了硝酸铋的加入量对样品结构和光催化性能的影响。结果表明:制备的复合物存在异质结结构,降低了光生电子和空穴的复合率,提高了可见光催化活性。当SrTi O_3、g-C_3N_4与Bi(NO_3)_3·5H_2O质量比为4:6:1时,制备的复合物在可见光照射30 min内对NO的去除率达到53.2%。     

镍卟啉敏化g-C3N4复合催化剂的合成及性能研究

以5, 10, 15, 20-四-(4-羧基亚甲氧基)苯基镍卟啉(NiTCMOPP)和类石墨氮化碳(g-C_3N_4)为原料,通过水热法制备得到了NiTCMOPP/g-C_3N_4复合材料。研究了g-C_3N_4及Ni TCMOPP/g-C_3N_4复合物对NaBH_4水解制H_2效率的影响。结果表明,在室温时,NiTCMOPP/g-C_3N_4复合催化剂显示了较高的平均产H_2效率为25mL·min~(-1)/g(g-C_3N_4)。基于透射电子显微镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光(PL)光谱说明NiTCMOPP/g-C_3N_4复合催化剂具有较高的光催化活性主要原因是,Ni TCMOPP敏化剂,不仅可以提高g-C_3N_4对可见光的高效捕获,而且可以促进电子从激发态的Ni TCMOPP到g-C_3N_4的高效转移,大大降低光生载流子的复合速率。     

银复合对石墨型氮化碳结构及光催化性能的影响

为了提高石墨型氮化碳(g-C_3N_4)的可见光催化性能,利用水热合成,通过片状g-C_3N_4自组装法制备了银复合的石墨型氮化碳材料,研究了不同硝酸银加入量对Ag/g-C_3N_4复合材料的结构与光催化性能的影响。采用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计、X射线衍射光谱(XRD)、红外傅立叶变换光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的结构与性能进行表征。结果表明:所得复合材料由于g-C_3N_4自组装行为而形成球状结构,其球形的直径随着硝酸银加入量的增加而减小;与g-C_3N_4相比,复合材料具有高的催化性能,可能由于其银的均匀复合以及所形成的3维结构;而Ag(60)/g-C_3N_4表现出最高的催化活性,原因在于银离子浓度对制备的复合催化剂的光学性质、能带及结构的影响。     

g-C_3N_4-SnO_2复合材料的制备及可见光催化性能研究

文章中,采用两步法合成了g-C_3N_4-SnO_2复合物。首先,通过热缩聚三聚氰胺来合成g-C_3N_4,再利用水热法合成不同质量比的g-C_3N_4-SnO_2复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)等手段对复合光催化剂进行表征。通过在可见光下检测降解亚甲基蓝(MB)水溶液来评估复合光催化剂的光催化活性。结果表明:复合光催化剂由SnO_2和g-C_3N_4组成,其在可见光区的吸收比纯SnO_2和g-C_3N_4有所提高。随着g-C_3N_4在复合物中含量的增多,光催化活性先增加后降低。其中g-C_3N_4含量为71.5%的复合物光催化活性最佳。其对MB的降解可达到34.4%。分别是纯g-C_3N_4和SnO_2的7.0和10.4倍。并且,通过对目标污染物亚甲基蓝的考察,研究了其光催化作用的机理。